ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ (ВНИИ ВОДГЕО) ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ по проектированию градирен

(к СНиП 2.04.02-84)

Утверждено приказом ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР от 20 марта 1985 г. № 27

Москва Центральный институт типового проектирования 1989

Приведены материалы для проектирования вентиляторных, башенных, открытых и радиаторных градирен, методы технологического расчета охлаждающей способности, рекомендации по проектированию строительных конструкций, а также оценке шума вентиляторных градирен.

Для инженерно-технических работников проектных, строительных и эксплуатационных организаций.

Пособие разработано ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР (руководитель и ответственный исполнитель д-р техн. наук, проф. В. А. Гладков - разд. 1, 2, пп. 7.1, 7.2, 7.15 - 7.29, канд. техн. наук Ю. И. Арефьев - разд. 2, пп. 7.3 - 7.14, канд. техн. наук В. С. Пономаренко - разд. 2) с участием Союзводоканалпроекта Госстроя СССР (инженеры В. А. Трубников и Л. Г. Стулова - разд. 2, 4, 5); ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева Минэнерго СССР (кандидаты техн. наук Е. А. Сухов и Р. Е. Гельфанд - разд. 3); Ленинградского отделения Атомтеплоэлектропроекта Минэнерго СССР (инженеры В. А. Морозов и Ф. А. Шершнев - разд. 3, пп. 6.1 - 6.19, 6.103 - 6.117); НИИЖБ Госстроя СССР (канд. техн. наук М. М. Капкин - пп. 6.20 - 6.45); Промстройпроекта Госстроя СССР (инж. И. Л. Генешта - пп. 6.75 - 6.101); Проектстальконструкции Госстроя СССР (инж. Г. И. Дубовик - пп. 6.46 - 6.74), Сантехпроекта Госстроя СССР (инж. Р. Г. Котляр - пп. 7.3 - 7.14) и Института общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР (канд. мед. наук Л. X. Цыгановская - пп. 7.15 - 7.29).

При пользовании Пособием следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта СССР.

1. Общие положения

1.1. Градирня представляет собой сооружение для охлаждения воды в оборотных системах водоснабжения.

1.2. Применение охлажденной воды в энергетике и промышленности связано с конденсацией отработавшего пара после расширения его в паровых двигателях, с конденсацией и охлаждением газообразного и жидкого продукта химического производства, с охлаждением оборудования в целях предохранения его от быстрого разрушения под влиянием высоких температур (например, цилиндров компрессоров, кладки производственных печей) и т.п.

В зависимости от назначения охлажденной воды требования, предъявляемые к температуре этой воды, могут сильно различаться. Эти требования диктуются условиями производственных процессов, экономичностью и надежностью работы установок. Они определяются, как правило, технологией производства.

1.3. По способу передачи тепла атмосферному воздуху можно классифицировать градирни на:

испарительные, в которых передача тепла от воды воздуху осуществляется в основном за счет испарения;

радиаторные, или сухие, в которых передача тепла от воды воздуху осуществляется через стенку радиаторов за счет теплопроводности и конвекции;

смешанные, в которых используется передача тепла за счет испарения, теплопроводности и конвекции.

1.4. Теоретическим пределом охлаждения воды в испарительных градирнях является температура атмосферного воздуха по смоченному термометру, которая может быть ниже температуры по сухому термометру на несколько градусов.

Теоретическим пределом охлаждения воды в радиаторных градирнях является температура атмосферного воздуха по сухому термометру.

1.5. Испарительные градирни обеспечивают более глубокое охлаждение воды по сравнению с радиаторными и могут быть выполнены из дешевых и менее дефицитных материалов.

1.6. Радиаторные градирни получили незначительное применение из-за малой глубины охлаждения воды и низких коэффициентов теплоотдачи поверхности контакта с воздухом. Вследствие этого поверхность контакта таких градирен возрастает в несколько десятков раз по сравнению с испарительными. Кроме этого, из-за малой теплоемкости воздуха для радиаторных градирен требуется значительно большее количество воздуха, чем для испарительных. Радиаторные градирни обладают рядом недостатков при эксплуатации в условиях отрицательных температур наружного воздуха. Однако радиаторные градирни рекомендуют к применению, когда можно или требуется обеспечить отсутствие контакта охлаждаемой воды с воздухом или в районах с дефицитом воды.

1.7. В комбинированных радиаторно-испарительных градирнях, так же как и в сухих, охлаждение воды происходит через стенки радиаторов, орошаемые снаружи водой. Отдача тепла водой, протекающей через радиаторы к воздуху, осуществляется за счет теплопроводности через стенки и испарения орошающей воды. Указанные градирни получили меньшее распространение, чем испарительные и радиаторные из-за неудобств при эксплуатации.

1.8. По способу создания тяги воздуха градирни разделяются на:

вентиляторные, через которые воздух прокачивается нагнетательными или отсасывающими вентиляторами;

башенные, в которых тяга воздуха создается высокой вытяжной башней;

открытые, или атмосферные, в которых для протока воздуха через них используются естественные токи воздуха - ветер и отчасти естественная конвекция.

1.9. В зависимости от конструкции оросительного устройства и способа, которым достигается увеличение поверхности соприкосновения воды с воздухом, градирни подразделяются на пленочные, капельные и брызгальные.

Каждый из указанных видов градирен может иметь разнообразные конструкции отдельных элементов оросительного устройства, отличаться их размерами, расстояниями между ними и может быть выполнен из различных материалов.

1.10. Башенные градирни выполняются отдельно стоящими, круглыми или многоугольными в плане, вентиляторные - секционными или отдельно стоящими, в плане могут иметь форму квадрата, прямоугольника, многоугольника или круга.

1.11. На вентиляторные градирни допускается удельная тепловая нагрузка 335 - 419 МДж/ (м²  ч) [80 - 100 тыс. ккал/ (м²  ч)] и выше, на башенные, в зависимости от высоты башни, - удельная нагрузка 251 - 419 МДж/ (м²  ч) [60 - 100 тыс. ккал/ (м²  ч)]. На атмосферные градирни допускается удельная тепловая нагрузка 29,3 - 62,6 МДж/ (м²  ч) [7 - 15 тыс. ккал/ (м²  ч)]. Зависимость охладительного эффекта атмосферных градирен от силы и направления ветра ограничивает их применение.

1.12. Удельная гидравлическая нагрузка на градирни определяется технологическими расчетами, приведенными в разд. 2. Она зависит от расчетных параметров атмосферного воздуха при заданном проценте обеспеченности, требуемых перепадов температуры воды, расчетных температур охлажденной воды и выбранного вида и конструкции градирен.

Ориентировочно для градирен, проектируемых для средней полосы нашей страны, удельная гидравлическая нагрузка принимается, м³/ (м²  ч), при оросителе:

пленочном 8 - 12

капельном 6 - 10

брызгальном 5 - 6

Для открытых атмосферных градирен расчетная удельная гидравлическая нагрузка обычно недолжна превышать 3 - 5 м³/ (м²  ч).

1.13. Выбор типа градирен следует производить по технологическим расчетам с учетом заданных в проекте расходов воды и количества тепла, отнимаемого от продуктов, аппаратов и охлаждаемого оборудования, температур охлаждаемой воды и требований к устойчивости охладительного эффекта, метеорологических параметров, инженерно-геологических и гидрологических условий площадки строительства градирни, условий размещения охладителя на площадке предприятия, характера застройки окружающей территории и транспортных путей, химического состава добавочной и оборотной воды и санитарно-гигиенических требований к нему, технико-экономических показателей процесса строительства этих сооружений.

1.14. При наличии в оборотной воде взвесей в сочетании с маслами и нефтепродуктами, образующих на элементах оросителя трудноудаляемые отложения, рекомендуется применять градирни брызгального типа. Такого же типа градирни рекомендуется применять при возможности выделения из оборотной воды карбоната кальция в виде накипи на элементах оросителя в больших количествах, угрожающих обрушению оросителя. Возможность выделения карбоната кальция устанавливается по аналогии с действующими соседними системами оборотного водоснабжения предприятий, использующими ту же добавочную воду и работающими в сходных гидротермических режимах.

1.15. По условиям предотвращения разрушения конструкционных материалов (бетона и древесины) температура воды, поступающей на градирни, не должна, как правило, превышать 60 °С. При температуре поступающей воды выше 60 °С следует применять защитные покрытия конструкций или термоустойчивые материалы.

1.16. По условиям надежности, удобства и экономичности эксплуатации рекомендуется от 2 до 12 секций или градирен в одном оборотном цикле водоснабжения. Если по технологическим расчетам число секций или градирен составляет более 12 или менее 2, следует выбрать другой типоразмер градирен.

1.17. При расположении градирен на площадке предприятия следует обеспечивать беспрепятственный доступ атмосферного воздуха к ним и благоприятные условия для отвода увлажненного воздуха, выбрасываемого из градирен. По этим соображениям не рекомендуется группу градирен располагать в окружении высоких зданий или на близком расстоянии от них. Расстояние должно быть свыше полуторной высоты зданий. При этом необходимо учитывать розу ветров и направление зимних ветров для предупреждения увлажнения и обмерзания зданий и сооружений возле градирен.

Расстояния от соседних зданий, до градирен и между градирнями следует принимать по СНиП II-89-80.

1.18. Расчетные атмосферные параметры для проектирования строительной части градирен необходимо принимать по СНиП 2.01.01-82.